钙诱导触发骨骼肌肌浆网内ca2+释放的形态-功能变化研究

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1、第二军医大学硕士学位论文钙诱导触发骨骼肌肌浆网内Ca2+释放的形态-功能变化研究姓名：王慧娥申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：杨勇骥;颜永碧20040501兰塑塑里兰———一一一!堑堡量墼垄量笪盟宴曼!：：登墼生型垫望墼奎些坚窒!缩略词表Abandcollaurumgranulecalciuminducedcalciumreleasedihydropyridinereceptorexcitation—contractioncouplingfreezesubstitutionglycogenparticleH—bandI-bandlongitudinaltub

2、uleM．1inemyofibrilMitochondriaphosphatebufferphosphatebuffersalineryanodinereceptorsarcoirleresarcolemmasarcoplasmicreticulumterminalcisternatransversetubuletriadvesiculasZ．1ine暗带胶体金颗粒钙诱导的钙释放二氢吡啶受体兴奋收缩偶联冷冻置换糖元颗粒H带明带纵小管M线肌原纤维线粒体磷酸缓冲液磷酸盐缓冲液雷尼丁受体肌节肌膜肌浆网终池横小管三联体小泡Z线第二军医大学硕士论文A∞㈣唧唧f2吣H。¨M眦m阳

3、哪娜＆射e；亿订nvz生物物理学《钙诱导触发骨髂肌内cd+释放的形态．功能变化研究》中文摘要骨骼肌的收缩过程分为潜伏期、收缩期和舒张期。骨骼肌在电刺激后，从兴奋到引起骨骼肌的收缩，至最终恢复到舒张状态，其间必然发生～系列的形态和功能的变化。骨骼肌肌纤维中，T一管、肌浆网(SR)以及ca2+在兴奋收缩偶联发生过程中起着非常重要的作用，但是，其作用的机制是什么?也就是说在骨骼肌兴奋收缩偶联发生时，肌浆网内的Ca2+通过何种途径释放?怎样释放以及释放过程中有哪些形态结构和功能的变化?一直未能在形态学上得到证实。这也是细胞生物学、生理学以及生物物理学近年来研究的热点之一。骨骼

4、肌兴奋一收缩偶联发生的时间历程极短(以毫秒计)，而常规化学固定(固定时间以分钟计)无法保留其瞬间经历时的超微结构形态变化，由于这些研究方法及手段的限制，因此常规的细胞超微结构研究方法无法对其在毫秒级功能变化时的结构作同步研究，因而研究骨骼肌在收缩过程中的实时超微结构形态变化，仅仅处于起步研究阶段，还缺乏重大的、有影响的报道。然而，从功能形态学角度研究骨骼肌在收缩过程中各时间点的实时超微结构形态变化，阐明骨骼肌在各种明确功能状态下的超微结构，又是可能的。对于骨骼肌的兴奋收缩偶联机制，国外学者从生理学实验提出了两个假说：直接接触信号传导(DCT)和钙诱导钙释放(CICR)

5、。DCT认为：骨骼肌兴奋收缩偶联发生时，肌浆网膜去极化，肌浆网膜上的活性位差诱导电荷动作，并通过T一管膜上的dihydropy—ridine受体和肌浆网膜上含有ryanodine受体的连接突起组成的紧密连接链引起形态上的改变，打开钙离子释放通道，引起肌纤维的收缩。也就是说骨骼肌收缩时，肌浆网在钙离子释放的瞬间，偶联应引起肌浆网膜结构的变化，这条假说已经被许多实验所证实。CICR认为：在骨骼肌兴奋收缩偶联前期，即肌组织电刺激后2毫秒内，细胞外ca”通过T一管膜上的L-type通道(由DHP受体形成)的去极化诱导内流，使肌浆网外钙结合位点附近的Ca2+浓度升高，触发肌浆网

6、膜上的ryanodine受体的Ca2+释放通道开放，肌浆网内的Ca2+以分级方式向肌浆网外释放。八十年代末，国外学者提出了采用超低温快速冷冻固定、透射电子显微镜及电子探针X一射线能量色散谱微区分析(EPXMA)技术为研究工具，研究骨骼肌兴奋收缩偶联发生时，肌浆网内ca2+释放机理，但难以解决如何在骨骼肌兴奋收缩偶联毫秒级功能变第二军医大学硕士论立生物物理学《钙诱导触发骨骼肌内Ca2．释放的形态．功能变化研究》化时，同步固定其骨骼肌组织，实时获得其瞬间经历的超微结构形态变化及c2+浓度、分布位点的变化。要解决这一难题，可以通过采用超低温快速冷冻固定计算机控制的毫秒级实时

7、处理技术、冷冻置换技术、电子显微镜技术相结合的方法，对骨骼肌电刺激后的不同时间点(Oms一24ms范围内)进行固定后，观察骨骼肌肌膜、胞浆、肌浆网、T一管在收缩潜伏期和收缩期内超微结构的时相一形态变化，从细胞超微结构角度研究骨骼肌兴奋收缩偶联发生时，钙诱导刺激骨骼肌肌浆网内Ca”释放这瞬间生理活动时的结构形态及Ca’浓度、分布位点的变化；结合激光共聚焦显微镜技术，从亚微结构实时观察Ca”spark的整个发生过程，分析其发生机制，从而揭示骨骼肌兴奋收缩偶联时肌浆网内ca’释放机理。为骨骼肌兴奋收缩偶联发生时，提供形态学上的证明，最终解决其肌浆网内c2+